شبیه سازی بی سابقه ای که نشان داده است که سیاه چاله ها چطور ماده را می بلعند و پس می زنند
مداربسته: یک مطالعه علمی جدید، شبیه سازی بی سابقه ای از آن چه در مجاورت سیاه چاله ها اتفاق می افتد، ارائه می کند، جایی که هرج و مرج حکمفرماست و ماده تحت تأثیر نیرو های عظیمی قرار دارد.
باشگاه خبرنگاران جوان؛ جواد فراهانی - مناطق مرزی سیاه چاله ها محیط های ناپایداری هستند که تنها محدودیت سرعت حرکت ماده به سوی آنها، تابش شدید ناشی از افق رویداد است. این شرایط شدید منجر به شعله ور شدن، فوران و انفجار های شدید می شود که مدل سازی دقیق آنها دشوار است.
در این حوزه، محققان موسسه فلتیرون در ایالات متحده یک مطالعه مدل سازی پیشرفته، دقیق ترین مطالعه تا به امروز، عرضه دادند که نشان میدهد چطور سیاه چاله های با جرم ستاره ای ماده را می بلعند و سپس باردیگر آنرا با سرعت های مختلف پس می زنند.
این مطالعه بر شبیه سازی های پیچیده ای متکی بود که فراتر از ساده سازی های اعمال شده توسط مدلهای قبلی بود، که در گذشته برای کاهش پیچیدگی محاسباتی ضروری بودند. در عوض، محققان به داده های فیزیکی جامع تری تکیه کردند که امکان نمایش دقیق تری از حقیقت را فراهم می کرد.
این تیم با استفاده از دو ابررایانه، مشاهدات جریان های برافزایشی اطراف سیاه چاله ها را با اندازه گیری های چرخش و میدان های مغناطیسی آنها ترکیب کرد تا مدل جدیدی را توسعه دهد که حرکت گاز، نور و مغناطیس اطراف سیاه چاله هایی که خیلی بزرگتر از خورشید نیستند را بطور دقیق توصیف کند.
لیژونگ ژانگ، اخترفیزیکدان از موسسه فلتیرون، اظهار داشت که این مطالعه اولین باری است که با اهمیت ترین فرایند های فیزیکی با این سطح از دقت در مدل سازی برافزایش ماده در اطراف سیاه چاله ها گنجانده شده اند. او اشاره کرد که این سیستم ها آنقدر غیرخطی هستند که حتی یک فرض ساده شده می تواند نتایج را به شدت تغییر دهد.
نتایج شبیه سازی با مشاهدات نجومی انواع مختلف سیستم های سیاه چاله ای مطابقت نشان داد. در حالیکه تصویربرداری از سیاه چاله های فوق سنگین امکانپذیر شده است، تحلیل و بررسی نور ساطع شده توسط سیاه چاله های کوچکتر هنوز برای درک نحوه توزیع انرژی آنها ضروریست.
محققان توضیح دادند که وقتی سیاه چاله ها مقدار کافی ماده را جذب می کنند، دیسک های برافزایشی ضخیمی می سازند که مقدار زیادی تابش را جذب می کنند و سپس انرژی را به صورت جت ها و فواره های قدرتمند آزاد می کنند.
این شبیه سازی همینطور تشکیل یک قیف باریک را نشان داد که ماده را با سرعت بسیار زیادی می بلعد و پرتویی از تابش تولید می کند که فقط از زوایای دید خاص قابل تشخیص می باشد. این موضوع، تفاوت در مشاهدات نجومی از یک سیستم به سیستم دیگر را توضیح می دهد.
این مطالعه همینطور نشان داد که میدان مغناطیسی اطراف نقش محوری در تنظیم رفتار یک سیاه چاله ایفا می کند. این میدان به هدایت جریان گاز به سوی افق رویداد و سپس پرتاب آن بصورت جت ها و جت ها کمک می نماید.
ژانگ توضیح داد که الگوریتم مورد استفاده در این مطالعه اکنون تنها الگوریتمی است که با تابش طبق قوانین نسبیت عام، همانطور که در حقیقت رخ می دهد، سروکار دارد و به نتایج آن قابلیت اطمینان بالایی می دهد.
این شبیه سازی برمبنای نظریه نسبیت عام انیشتین، همراه با مدلهای فیزیکی دقیقی است که رفتار پلاسمای گاز، میدان های مغناطیسی و برهمکنش نور با ماده را در فضازمان خمیده توصیف می کنند.
در مرحله بعدی، محققان قصد دارند کاربرد این مدلها را در مورد انواع دیگر سیاه چاله ها، همچون سیاه چاله فوق سنگین Sagittarius A* در مرکز کهکشان راه شیری، آزمایش نمایند.
این مطالعه در مجله اخترفیزیک انتشار یافته است.
منبع: Science Alert
بطور خلاصه، این شرایط شدید منجر به شعله ور شدن، فوران و انفجار های شدید می شود که مدل سازی دقیق آنها دشوار است.
در این عرصه، پژوهشگران موسسه فلتیرون در ایالات متحده یک مطالعه مدل سازی پیشرفته، دقیق ترین مطالعه تا به امروز، عرضه دادند که نشان میدهد چگونه سیاه چاله های با جرم ستاره ای ماده را می بلعند و سپس دوباره آن را با سرعت های مختلف پس می زنند.
این مطالعه بر شبیه سازی های پیچیده ای متکی بود که فراتر از ساده سازی های اعمال شده توسط مدل های قبلی بود، که در گذشته برای کاهش پیچیدگی محاسباتی ضروری بودند. در عوض، پژوهشگران به داده های فیزیکی جامع تری تکیه کردند که امکان نمایش دقیق تری از حقیقت را فراهم می کرد.
این تیم با بهره گیری از دو ابررایانه، مشاهدات جریان های برافزایشی اطراف سیاه چاله ها را با اندازه گیری های چرخش و میدان های مغناطیسی آنها ترکیب کرد تا مدل جدیدی را توسعه دهد که حرکت گاز، نور و مغناطیس اطراف سیاه چاله هایی که خیلی بزرگتر از خورشید نیستند را به طور دقیق توصیف کند.
لیژونگ ژانگ، اخترفیزیکدان از موسسه فلتیرون، گفت: این مطالعه اولین باری است که با اهمیت ترین پروسه های فیزیکی با این سطح از دقت در مدل سازی برافزایش ماده در اطراف سیاه چاله ها گنجانده شده اند. در صورتی که تصویربرداری از سیاه چاله های فوق سنگین امکان پذیر شده است، تجزیه وتحلیل نور ساطع شده توسط سیاه چاله های کوچکتر هنوز برای درک نحوه توزیع انرژی آنها ضروری است.
پژوهشگران توضیح دادند که وقتی سیاه چاله ها مقدار کافی ماده را جذب می کنند، دیسک های برافزایشی ضخیمی می سازند که مقدار زیادی تابش را جذب می کنند و سپس انرژی را بصورت جت ها و فواره های قدرتمند آزاد می کنند.
این شبیه سازی همچنین تشکیل یک قیف باریک را نشان داد که ماده را با سرعت خیلی زیادی می بلعد و پرتویی از تابش تولید می کند که فقط از زوایای دید خاص قابل تشخیص می باشد.
منبع: مداربسته
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب